3. Выбор магнитного режима магнитопровода дросселя

Выбор заключается в подборе величины магнитной индукции и определении соответствующего значения напряженности поля , которые обусловливают заданные параметры дросселя. Задача, строго говоря, должна решаться на основе магнитных характеристик того сердечника, который используется при выполнении магнитопровода. Эти характеристики можно рассчитать по методике, изложенной в гл. 3, или определить опытным путем на дросселе, по конструкции, близком к предполагаемому (гл. 2). При определении режима можно воспользоваться и упрощенным методом (методом сеток), согласно которому все характеристики искомого магнитопровода легко определяются по магнитным характеристикам базисного магнитопровода.

В качестве магнитных характеристик при расчетах достаточно иметь зависимости р), где W — расчетная плотность магнитной энергии магнитопровода, а р — параметр дросселя, определяющий условия намагничивания (коэффициент формы кривой напряжения коэффициент гармоник кривой тока коэффициент немагнитного зазора и др.).

Зависимости для дросселя с магнитопроводом из стали толщиной полученные при синусоидальной магнитной индукции, даны на рис. 5.1 и 5.2. Пунктирная кривая на рис. 5.1 представляет собой предельную зависимость, полученную при отсутствии в магнитопроводе немагнитного зазора.

Рис. 5.1. Зависимость магнитной индукции от плотности магнитной энергии W и коэффициента гармоник для базисного магнитопровода стержневого типа, выполненного из стали ЭЗЗО толщиной 0,35 мм (режим синусоидальной индукции при частоте ).

При наличии таких зависимостей и рис. 5.3 можно рассчитать магнитный режим для магнитопровода из практически любого магнитного материала.

Рис. 5.2. Зависимость магиитиой индукции от плотности магнитной энергии W и коэффициента зазора для базисного магиитопровода стержневого типа, Выполненного из стали ЭЗЗО толщиной 0,35 мм (режим синусоидальной индукции при частоте ).

При выборе магнитного режима следует различать два случая. Для дросселя с «малыми» потерями в сердечнике режим магнитопровода определяется целиком условиями намагничивания; для дросселя с «большими» потерями он зависит от теплового режима дросселя.

При «малых» потерях магнитную индукцию следует брать близкой по величине к предельной. Предельную магнитную индукцию можно найти из условия допустимого искажения формы кривой тока, допустимого рассеяния или других условий: .

Рис. 5.3. Кривые сеток для определения параметров магнитопроводов.

При «больших» потерях в сердечнике магнитную индукцию следует брать меньше предельной с тем, чтобы обеспечить наиболее оптимальный тепловой режим дросселя. При этом должны быть выполнены условия не более .

Опишем выбор значений и Н для двух случаев проектирования дросселей.

А. Выбор магнитного режима магнитопровода при проектировании дросселя с «малыми» потерями в сердечнике.

Предварительно нужно найти базисные параметры искомого . Для этого кривую нужно представить в безразмерных величинах и нанести на кальку в масштабе, в котором выполнен рис. 5.3.

Пересчет кривой в безразмерные величины производится по формулам

где и — базисные значения магнитной индукции и напряженности поля искомого магнитопровода.

Величина берется при значении . Для стали .

Путем совмещения кальки с кривыми сеток рис. 5.3 из всего семейства нужно выбрать кривую, наиболее близко отражающую нужную зависимость, или, иначе, параметр , определяющий степень нелинейности ферромагнетика. Затем по табл. 5.3 следует найти величины и . Величину можно найти по формуле .

Для определения величин и баз при промежуточных значениях следует воспользоваться формулами

В этих формулах индекс «1» соответствует меньшему значению и W, а индекс «2» — большему значению.

При известных значениях магнитный режим рассчитывается в следующем порядке.

В случае стандартного магнитопровода определяется расчетная плотность его энергии

находится расчетная плотность энергии базисного магнитопровода

По найденному значению и заданной величине при помощи рис. 5.1 определяется величина .

Отсюда находятся искомые значения магнитной индукции и напряженности поля

ТАБЛИЦА 5.3

(см. скан)

При расчете произвольного магнитопровода первоначально берется величина и затем уже определяются значения W и .

Величина может быть найдена методом последовательных приближений таким образом, чтобы при расчете дросселя выполнялось условие при этом можно воспользоваться итерационной формулой (4.17).

Б. Выбор магнитного режима при проектировании дросселя с «большими» потерями в сердечнике.

Магнитную индукцию и напряженность поля в этом случае подбирают непосредственно расчете дросселя. Эта задача решается методом последовательных приближений таким образом, чтобы при заданных параметрах дросселя отношение потерь в сердечнике к потерям в обмотке удовлетворяло неравенству .

В первом приближении магнитную индукцию и напряженность поля можно найти по формулам

Необходимое значение W находится по формуле (5.9), а величина магнитной проницаемости — по выражению:

Найденные значения и уточняются по методике, излагаемой несколько ниже. При стали величина .

После определения значений и определяется параметр дросселя р, характеризующий условия намагничивания, например коэффициент гармоник в кривой тока. Для этого по величинам и найденным в п. А данного раздела, следует определить магнитную индукцию и плотность энергии W базисного магнитопровода по выражениям

По значениям и W и рис. 5.1 определяется коэффициент гармоник в кривой тока. При этом должно выполняться неравенство .